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天文学家和行星科学家不知道为什么在我们的银河中或宇宙别处一些相似的银河中，行星系统会那样地稀少。研究生命起源的理论家们也没有提出任何特别的观点，来说明约40 亿年前我们行星（地球）上的条件是那样地恶劣，以至生命（或类生命物）的起源是一个极其不可能的事件。也许，宇宙中充满复杂适应系统，其中大部分已经发展到或将发展到智力的进化。前面已经提到，寻找地球外智慧（SETI）在统计方面的主要未知资料是单位体积空间中存在智慧人类的行星数量，及他们那拥有无线电信号发射的技术文明时期通常能持续多长时间。我们可从地球上各种自然群落学习到的知识量十分巨大，可从各种人类社会学到的东西也非常多，但是，想像一下（像科幻小说家有时所做的那样）同地球外生命接触时，你可以学到的关于复杂适应系统怎样利用大量环境的经验，你将会更加惊讶。鸟类中的欺骗行为为了举例说明一个物种在同其他物种相互作用的过程中对机会的利用，我们可以转而讨论与人类有别的动物的欺骗行为。拟态式的欺骗是人们最为熟悉的；比如维色丽（viceroy）蝶同王斑蝶很相像，因而前者可以从后者的不良习性中获益。（旧大陆的）布谷鸟与（新大陆的）牛鸟则是另一种形式的欺骗，它们将自己所产的卵放到其他鸟类的巢中；外来的小鸟届时将毁掉或杀死本属于该巢的卵或幼鸟，从而独获养父母的爱心。那么实际中的撒谎情形如何呢？
我们习惯于听人说谎，不过其他生物的撒谎行为似乎更令人惊异。当阿根廷海军在议会即将考虑防务预算之前，声称在里德拉普拉塔海湾发现一种神秘的潜水艇的潜望镜时，我们猜测，海军之所以施行这种欺骗行径，是为了得到额外的资助，对此我们也并不感到特别的惊奇。但出乎我们意料之外的是鸟类中也有相似的行为。
最近，我的朋友，鸟类学家查尔斯·芒恩（Charles Munn）在研究秘鲁马奴国家公园低地热带森林中的混合摄食群时，发现了一个这样的例子。某些鸟类一起在森林植被的底层觅食，其他一些则在中层觅食，上层的彩色食果裸鼻雀有时也加入到它们之中。（冬天，在那些群体中能发现几种北美候鸟。在南美与中美靠北部的地方，这样的候鸟更多。我们北美的居民只知道它们是夏天筑巢的鸟类，而不知它们在遥远的地方过着怎样一种完全不同的生活。若它们必须年复一年地返回巢穴，那它们在南方的栖息地就必须得到保护。同样，如果北美森林被砍伐成一片片比现在所幸存的更小的小树林，那么它们返回到这些国家也将非常地危险。首先，变小的森林将使寄生牛鸟有机可乘，而进行进一步的侵害。）
在每个混合摄食群中，都有一到两种负责站岗放哨的鸟，它们在附近飞来飞去，而且通常在接近群体中心或下面的位置。站岗者通过一种特别的叫声来警告其他的鸟类：附近可能有猛禽。查理注意到，底层群体的站岗者有时即使在没有什么明显的危险时也会发出警报。经过进一步观察，他发现，伪造的警报常常能使站岗者抢得一点汁多肉厚的美味佳肴，否则将被群体中另一个成员所吃掉。更仔细的观察表明，这些站岗者的行骗率大约为15％，并经常从中获利。为探究这种现象是否可能具有更大普遍性，查理研究了中层群体的行为，并发现那里的哨鸟也有同样的行为。对这两种哨鸟来说，错误信息所占的比例大致相同。或许，行骗率高得多的话，信号将不被群体中其他鸟类相信（这使人想起“狼来了”的故事），而如果比例远远低于15％的话，那么哨鸟可通过撒谎来获得额外食物的机会就被部分地或全部浪费了。使我感兴趣的是通过某种数学推理而得出这个约为15％的数字的富有挑战性的工作；它能够在一个似真的模型中，以1 除以2π的方式而得出吗？
当我以这个问题问查理时，他想起了他父亲告诉过他的一件事情，是关于第二次世界大战期间在英国基地的加拿大皇家空军部队的故事。他们发现，在同时出动一架战斗机与一架轰炸机的时候，不时地通过将战斗机置于轰炸机之下而非相反的方法去欺骗德国空军非常有用。经过大量试误之后，他们按照每七次行骗一次的方式进行。小步伐与大变化
在讨论关口事件时，我们列举了生物进化中一些看似巨大跳跃的例子；但我们同时也指出，这是一些稀有事件，位于具有各种大小的整个变化分布谱的一端。位于分布谱另一端附近的微小变化比它们普遍得多：不管事件大小如何，生物进化通常都是在已有的基础上进行的。已有的器官可适应于新的用途。例如，人的手臂只是稍经进化的前腿。在整个生物的革命性再设计中，结构并没有被突然摒弃。突变和自然选择的机制对那种不连续性并不有利，然而革命性变化的的确确地发生了。
在“中断平衡”现象中，我们讨论了这种突然变化可能有哪几种不同的起源。其中之一是导致选择压力发生重要改变的物理化学环境的变化。另一种是“漂变”的结果，那些并不妨害（有时是没有显著改变）表型生存能力的中性突变，逐渐导致基因型的一种不稳定性。在这种情况下，对生物来说只有一个或者少数几个突变才能够引起显著的差别，并能为其他一系列物种发生一连串变化打下基础。一些微小的变化能引发关口事件，后者往往是生物化学的，它们为生命形式开辟出新的领域。在有些情况下，这些革命性的变化是由于多个生物集聚成复合结构而引发的。但在每种情形中，变化的基本单元都是对已有物质发生作用的一种突变（或重组，不管其有无交换）。全凭虚构是什么也发明不了的。
对复杂适应系统来说，这一原理的普适性程度如何呢？例如，在人类思考中，必须一小步一小步地进行吗？发明过程只需要对所存在的事物作一系列微小变更吗？为什么一个人不能发明一个崭新的、完全不同于任何已有东西的仪器呢？在科学中，为什么不能构思一个与以前的观点彻底不同的新理论呢？
研究（与日常经验）似乎表明，实际上，人类思想通常确实是以联合与按部就班的方式发展的，在每一个阶段，对原有思想作出一些特殊的修改。但是在发明、科学、艺术及其他许多人类作出贡献的领域中，有时确实也会出现一些极其新颖的结构。这些突破使我们想起生物进化中的关口事件。它们是如何发生的呢？难道人类的创造性思想在这些不同的活动范围内遵循不同的模式吗？或者还牵涉到某个普遍性原理？第十七章 从学习到创造性思维我们先通过一些实例来讨论理论科学的创造性成就，然后揭示它们和其他领域创造性成就的关系。
一个成功的新理论思想，其典型特征是改变和拓展理论现有的主干，使之符合被观测到的事实，而这些事实以前无法说明，也无法与以前的理论相容。新理论思想可以作出新的预言，而且这些预言有朝一日会受到检验。
凡新颖的思想几乎总是包含有一种否定的洞察，即认识到某些以前被接受的原理错了，必需抛弃（由于历史的原因，一个早期正确的思想经常伴有一些智力上多余的、不必要的东西，它们现在必需抛弃）。无论如何，我们只有摆脱被接受的那些有严格约束的思想，才有可能前进。有时候一个正确的思想首次被提出来和被接纳时，常常被解释得太狭窄。在某种意义上说，它的一些可能的推论还没有得到足够充分的认识。以后，无论是最初提出新思想的人，或者是其他一些理论科学家，必然会又回到那些推论，这一次将比原来的认识深刻得多，于是其全部的意义才被人们充分了解。
我们可以用爱因斯坦1905 年首次提出狭义相对论（那时他26 岁）的例子说明：反对一个已被接受的错误思想和回到一个正确的思想，一般说都不是一蹴而就的。爱因斯坦摆脱了已被人们接受的绝对时空的错误观念，而后他指出，麦克斯韦电磁理论中方程组的对称性可以作为一般性原理，这就是狭义相对论中的对称性。但在当时，人们只是狭隘地将这些对称性应用于电磁理论，而并没有，举例说，应用到粒子动力学中。由个人经验得到的一个例证我很高兴有幸能在基本粒子理论中提出几个有用的思想，这思想当然和爱因斯坦的不同。非常有意思的是，这次个人经历使我有了某些体会：如何将创造性行动应用到理论科学中去。有一个例子，来自我的事业极早期，足以说明我的体会。1952 年，我到芝加哥大学工作，我试图对新的“奇异粒子”（strange particles）的行为作出解释。我们称它为“奇异”粒子，是因为它们具有由强相互作用产生但却由弱相互作用缓慢衰变的奇异性质。（这儿所说的“缓慢”是说其半衰期约为10…10 秒，而强相互作用粒子态正常的衰变的半衰期是10…24秒左右，大致上是光通过这样一个粒子所需的时间。）我正确地推测出造成奇异粒子大量产生的强相互作用，被某些定律阻止诱发某种衰变，这种衰变后来被弱相互作用迫使其缓慢进行。但是，是什么定律呢？物理学家曾经长期猜测强相互作用中有一个量守恒，这个量被称为同位旋 I（isotopicspin），它的值是0，1/2，1，3/2，2，5/2，等等。正在这时，由费米领导的一个物理学家小组收集到许多有利于这一思想的实验证据，而我则决定考察一下，看同位旋守恒是否正是我要寻找的那个定律。
传统的看法是核（强相互作用）粒子态（如中子、质子等费米子）一定具有1/2、或3/2、或5/2 等等的I 值，这是根据中子和质子的I 值是1/2 这一事实推演出来的。（这种思想又被下一事实所强化，即费米子的自旋角动量必需等于1/2，或 3/2，或5/2 等等。）与此相似，人们相信玻色子强相互作用粒子（介子）的I 值一定等于0，或1，或2 等等，这是因为已知的π介子的I＝1。（与上面情形相似，玻色子的自旋角动量必需是一个整数，因而强化了已被接收的思想。）
一组奇异粒子（现在称为Σ和λ粒子）由强相互作用的费米子缓慢地衰变成的π介子（I＝1）加上中子或质子（I＝1/2）构成。我想，可以指定这些奇异粒子的自旋I＝5/2，这样就可以防止强相互作用诱发这种衰变。但这个想法后来行不通，因为电磁效应（如发射一个光子）可以改变1 个单位的I 值，因此，用别的方法防止迅速衰变是不可能的。后来普林斯顿高级研究所邀请我去谈谈我的想法以及为什么这想法没有成功。在讨论Σ和Λ粒子时，我当时想说“假定它们的I＝5/2，那么强相互作用就不能诱发它们衰变”，然后证明电磁理论毁灭了这种设想，因为I 由5/2 变为3/2，这就允许所讨论的衰变在强相互作用下迅速衰变。
但由于讲话时口误，我把“I＝5/2”讲成了“I＝1”。突然，我僵住了：I＝1 正是我所需要的呀！电磁理论不能把I 由1 变成3/2 或1/2，因此，奇异粒子的行为用同位旋I 守恒的方法，可以得到完全的解释。但是，众所公认的规则，即费米子强相互作用粒子态的I 值，为什么一定是1/2，或3/2，或5/2 呢？我立即明白，这种规则只是一个假定、推测，事实并不一定非如此不可。这种多余的、不必要的规则，是与同位旋I 这一有用的概念一起提出来的。现在是清除这多余规则的时候了。这样一来，同位旋的应用比以前更加广泛。
于是，奇异粒子衰变的解释竟然起因于口误。后来证明，这一解释是正确的。时至今日，我们对这一解释有了更深刻的认识，而且有了一个更简单的叙述方法：奇导粒子态不同于我们更熟悉的粒子如中子、质子或π介子，是因为它至少有1 个s（或“奇异”）夸克，取代1 个u（或d）夸克。只有弱相互作用可以把一个味夸克转变为另一个味夸克，而这种过程恰好比较慢。表达创造性思想的共同经验
1970 年左右，有一小群物理学家、生物学家、画家和诗人聚集在科罗拉多州的埃斯彭（Aspen），讨论获得创造性思维的经验。我是这一小群人中的一个。我们每人描述各自工作中的一个偶然事件。我举的例子就是在普林斯顿演讲时发生口误的事件。会议记事上显示出惊人的一致看法。我们每人都发现，在已经确立的工作方法和我们必须去完成某件事情之间，有一个矛盾：在艺术上，是表达一种情感、一种想法、一种洞见；在理论科学上，是解释某些实验事实，但却面对一种已被接受的“范式”（paradigm）不允许这样的一种解释。首先，我们已经工作了几天、几周或几个月，我们脑子里装满了研究中所遇到的困难以及试图克服困难的想法。其次，有一段时间继续有意地去思考，毫无用处，就是整天不停地思考也没用；最后，当我们骑自行车、刮胡子或做饭时（或者像我说的发生口误），关键性的思想突然冒出来了。我们撼动了我们熟悉的常规。
我们在我们的故事中表达了完全一致的看法。后来我知道，这种关于创造性行动的洞见其实早就有了。19 世纪末伟大的生理学家和物理学家亥姆霍兹（H。von Helmholtz）把提出一种思想分为3 个阶段：饱和、潜伏和启发（saturation，incubation，and illumination）。一个世纪以后，我们在埃斯彭的一伙人完全同意他的看法。
现在我们来看看第二阶段（潜伏）发生些什么事情。根据精神分析的定位，在所有其他解释中，只有一个解释突然呈现在“前意识头脑”（preconscious mind）中，它恰好在意识外的边缘处。这种情形出现在潜伏期不断的智力活动中。但我个人的经验，即正确的答案出现在口误的时候，却很难适用上述解释。有些不相信这种研究方法的心理学家提出了另外一种意见，他们认为在潜伏期没有什么事情真的发生过，但也许对虚假原理的信心减弱了，而这种虚假原理一直阻碍人们寻求一种解答。于是，按照他们的观点，真正的创造性思想正好在启发到来之前产生了。无论怎么说，在饱和和启发之间经历了一段明显的时间间隔，我们可以把这段时间看成是潜伏期，在这段时期里我们可以想像：紧张的思考使我们走向了无意识状态，或者恰好允许偏见逐渐失去阻碍人们获得一个答案的能力。1908 年，彭加勒（Henri Poincaré）加了一个第四阶段——验证，这一阶段虽然非常明显却十分重要。他描述了自己的经历，即如何提出一类数学函数的理论。他对这个问题持续不断地思考了两个星期，但毫无结果。有一个晚上他失眠了，他似乎觉得“各种思想纷至沓来，我感到它们不断地冲突、碰撞，直到它们成对地相联，也就是说，形成了一种稳定的联合”。但他仍然没有获得答案。但在一两天之后，他和一些同事作一次地质考察，他正要登上马车时，“一个思想突然闪现在我的脑海中，而在此之前我似乎从来没有想到过，这个思想就是，我用来定义这些函数的变换与非欧几何变换是等价的。我没有去验证这种思想就坐到了我的座位上，和旅伴们开始闲聊起来，但我感觉到我刚才的思想是完全没问题的。待我回到卡昂之后，为了能问心无愧，我还是证实了这个结论”。
心理学家沃纳斯（Graham Wallas）在1926 年正式描述了4 阶段过程，从此以后，它成了心理学有关分支的标准理论，虽然我们在埃斯彭开会时从来没听说过。我第一次知道这个理论，是偶然从一本由亨特（MortonHunt）写的通俗书籍《宇宙之内》（The Universe Within）里知道的，上面的引文也是从这本书中转引过来的。潜伏期可以缩短或绕过去吗？那么，我们必须经过潜伏期吗？我们能够缩短潜伏期或干脆绕过它，这样我们可以不必等那么长的时期就得到必需的新思想。我们能找一条捷径，避开我们习惯了的智力常规吗？不少人提出传授思维技巧的特殊方案，他们相信他们能够提高这些技巧中的一个，即创造性思维。为了帮助使思维过程脱离常规，有些建议非常适合于按复杂适应系统来讨论这个过程。一般来说，学习和思维是作为复杂适应系统在工作中的例证。或许在地球上，这类技巧的最高级表达就是人类创造性思维。按一种适应性景观所作的初步分析就像对复杂适应系统所作的其他分析一样，先介绍适应性和适应性景观的概念是有益的，虽然这些概念常常过分简化而太理想（即使在生物进化的情形下也大多如此）。在思维过程中出现的选择压力（selectionpressure）看来不大可能用有明确定义的适应性来表示。这对于艺术家寻求创造性思想尤其真实�